基于系统动力学的城镇土地集约利用的研究

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摘要：文章利用系统动力学模型在情景模拟和宏观驱动因素反映上的优势，从城镇化进程中土地如何集约利用的角度入手，对中国北方13省未来5年的土地利用变化的情景进行模拟，从而得出需要退耕还林的结论。

关键词：系统动力学模型；城镇化；土地集约利用

系统动力学SD（System Dynamics）模型是建立在控制论、系统论和信息论基础上研究反馈系统结构、功能和动态行为的一类模型，其突出特点是能够反映复杂系统结构、功能与动态行为之间的相互作用关系，对复杂系统进行动态仿真实验，从而考察复杂系统在不同情景（不同参数或不同策略因素）下的变化行为和趋势，提供决策支持。

1.问题提出

北京、天津、河北、山西、内蒙古、吉林、辽宁、黑龙江、陕西、甘肃、宁夏、青海和新疆等我国北方13省市区，位于东经73°～136°，北纬31°～54°，地跨湿润、半湿润、半干旱和干旱4个地带，气候的地域差异性和过渡性明显，地表植被类型多样，生态环境相对比较脆弱。近年来，由于不合理的土地利用造成的地表植被破坏、土壤沙化、沙尘暴肆虐等生态环境问题一直比较突出，明显影响着区域自身的经济发展和社会进步。

所以文章采用系统动力学模型来模拟2013年到2018年这五年的土地利用情况，即如何分配城镇用地、草地、林地以及耕地这四大类用地的面积，对于沙漠、戈壁等难利用地和滩涂、湖泊等水体，则假定它们保持不变。

2.元素分析

影响土地利用的因素包括自然、社会、经济以及技术方面的许多因素，但在该系统动力学模型中，为简化模型，首先要假定人文因素变化是影响土地利用变化的唯一因素。该模型主要包括社会经济和土地利用两个子系统，在国家宏观发展战略的背景下，以社会经济子系统中的人口增长、经济发展、市场调节、土地政策以及技术进步五大因素为基础，预测土地情景需求。

3.初始数据

关于城镇用地面积、牧草地面积、林地面积以及耕地面积的初始值比如下表。

其中初始值比通过公示：初始值比=当前水平/最大值得出。

4.建立互相影响表

两个因素有正、负的影响，但是这种影响程度是不同的，由此需要引入影响标度如下表。

根据土地利用需求系统动力学模型结构关系图和互相影响表，可以得到互相影响表如下：

则可以得出中国北方13省未来5年的土地利用变化的预测趋势：耕地占用面积大幅度增加，林地面积大幅度缩减，牧草地、城镇用地稍有增加。

6.结论

本文以系统动力学模型为基础，从社会经济系统中人口、经济（GDP）、市场调节（粮食自给率）、土地政策以及技术进步（粮食单产）五大因素驱动土地需求的角度，模拟了北方地区的土地总量需求，得出预测曲线，为相关部门工作规划提供了科学依据。根据预测曲线我们可以得出结论：牧草地和城镇用地面积变化较小；未来5年林地面积下降幅度较大，耕地面积增加幅度较大。相关部门应该注严格执行“退耕还林”政策。（作者单位：西安建筑科技大学）

参考文献：

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[3]陈国卫，金家善，耿俊豹.系统动力学应用研究综述.控制工程，2012，19（6）：921～925.

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